Mengenal 4 Layer TCP/IP dan Fungsinya

TCP/IP – Pernahkah kamu bertanya-tanya bagaimana email yang di kirim sampai ke tujuan dalam hitungan detik? Atau bagaimana video streaming bisa diputar tanpa jeda? Jawabannya terletak pada sebuah sistem yang mungkin tidak terlihat, tetapi menjadi fondasi seluruh komunikasi digital: TCP/IP.

Protokol ini adalah bahasa universal yang memungkinkan miliaran perangkat di seluruh dunia saling berbicara. Tanpa TCP/IP, internet seperti yang kita kenal tidak akan ada.

Pengertian TCP/IP

TCP/IP adalah singkatan dari Transmission Control Protocol/Internet Protocol. Ini adalah sekumpulan aturan (protokol) yang mengatur bagaimana data dikirim dan diterima melalui jaringan, baik itu internet, intranet perusahaan, atau bahkan jaringan rumah kamu.

Bayangkan TCP/IP seperti sistem pos digital. Ketika mengirim surat, kamu perlu:

Alamat yang jelas (IP) agar surat sampai ke tujuan.
Cara pengiriman yang terjamin (TCP) memastikan surat tidak hilang atau rusak di jalan.

TCP/IP melakukan hal yang sama, tetapi dengan data digital mulai dari email, file, hingga video call.

Sejarah TCP/IP

Protokol TCP/IP tidak langsung hadir begitu saja, melainkan melalui proses pengembangan yang panjang. Pada awalnya, protokol ini dirancang oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat pada tahun 1960-an sebagai bagian dari proyek ARPANET, yang merupakan jaringan komputer pertama di dunia. Proyek ini dimulai pada tahun 1969 dengan menghubungkan sejumlah universitas dan pusat penelitian. Kemudian, pada tahun 1974, Vint Cerf dan Bob Kahn memperkenalkan konsep dasar dari protokol TCP/IP. Penggunaan penuh protokol ini dalam jaringan ARPANET baru terlaksana pada tahun 1983, yang sekaligus menjadi tonggak kelahiran internet modern. Memasuki era 1990-an, dengan hadirnya World Wide Web, TCP/IP pun diadopsi secara luas sebagai standar komunikasi global. Menariknya, sejak awal perancangannya, TCP/IP dibuat agar tetap berfungsi meski sebagian jaringan mengalami kerusakan, seperti dalam skenario serangan nuklir. Inilah yang membuatnya sangat andal dan mampu mengalihkan data melalui berbagai rute alternatif.

Fungsi TCP/IP

Dalam hal pengiriman data, TCP/IP menyediakan dua jenis protokol utama: TCP dan UDP. TCP berperan dalam menjamin data yang dikirim sampai ke tujuan secara lengkap, berurutan, dan bebas dari kesalahan. Protokol ini menangani pengendalian aliran, deteksi kehilangan paket, serta penyusunan ulang paket data yang tiba tidak berurutan. Inilah sebabnya TCP banyak digunakan dalam aplikasi yang memerlukan keandalan tinggi, seperti pengiriman email, unduhan file, dan penelusuran web.

Berbeda dengan TCP, UDP tidak menyediakan jaminan keandalan yang sama. Namun, keunggulan UDP terletak pada kecepatannya karena tidak memerlukan proses verifikasi atau penyusunan ulang data. Protokol ini cocok untuk aplikasi real-time seperti panggilan video, streaming langsung, dan game online, di mana kecepatan lebih diutamakan daripada keakuratan data sempurna.

Fungsi lain yang tak kalah penting adalah pengaturan koneksi antar perangkat. TCP memiliki mekanisme khusus yang disebut “three-way handshake” untuk membentuk koneksi sebelum data dikirim. Proses ini memastikan bahwa kedua perangkat telah siap dan koneksi berjalan dengan stabil. Sementara itu, UDP tidak membutuhkan proses ini, sehingga lebih hemat waktu namun dengan risiko kehilangan data lebih besar.

Dalam hal pengalamatan, TCP/IP memanfaatkan sistem alamat IP untuk mengidentifikasi setiap perangkat dalam jaringan. IP address merupakan identitas unik yang memungkinkan data dikirim ke lokasi yang tepat. Untuk memudahkan pengguna, sistem DNS turut berperan dalam mengubah nama domain yang mudah diingat menjadi alamat IP yang sebenarnya, sehingga kita tidak perlu menghafal deretan angka yang panjang.

Satu lagi keunggulan utama dari TCP/IP adalah interoperabilitasnya. Protokol ini dirancang agar dapat digunakan di berbagai jenis perangkat dan sistem operasi, tanpa memerlukan penyesuaian besar. Artinya, komputer dengan Windows dapat berkomunikasi dengan server Linux atau perangkat mobile berbasis Android maupun iOS tanpa kendala berarti. Hal ini menjadikan TCP/IP sebagai standar komunikasi data yang bersifat terbuka, fleksibel, dan mendunia, yang menjadi tulang punggung dari konektivitas internet saat ini.

Cara Kerja TCP/IP

TCP/IP tidak mengirimkan data dalam satu bagian besar secara langsung. Sebaliknya, protokol ini bekerja dengan cara memecah data menjadi bagian-bagian kecil yang disebut paket. Setiap paket kemudian dikirim melalui jalur tercepat yang tersedia di jaringan, dan setelah sampai di tujuan, semua paket tersebut disusun kembali agar membentuk data utuh seperti semula.

Saat pengguna mengirimkan file, TCP akan membaginya menjadi paket-paket kecil. Masing-masing paket tersebut dilengkapi dengan informasi penting seperti alamat asal, alamat tujuan, serta nomor urut agar dapat dikenali dan disusun kembali dengan benar. Protokol IP kemudian menentukan rute terbaik bagi setiap paket untuk mencapai tujuan. Sesampainya di sisi penerima, TCP akan memastikan bahwa semua paket telah diterima secara lengkap dan dalam urutan yang benar. Jika ada paket yang hilang dalam perjalanan, TCP secara otomatis meminta pengiriman ulang paket tersebut.

Sebagai contoh, ketika seseorang membuka sebuah situs web, permintaan dikirim melalui TCP/IP. Server kemudian merespons dengan mengirimkan data halaman dalam bentuk paket-paket kecil. Paket-paket ini dikirim secara terpisah, namun akan disusun ulang oleh perangkat pengguna hingga membentuk tampilan halaman web yang lengkap.

4 Layer TCP/IP dan Fungsinya

Model TCP/IP bekerja berdasarkan arsitektur berlapis yang terdiri dari empat Layer (lapisan) utama. Setiap lapisan memiliki tugas dan tanggung jawab tersendiri dalam memastikan komunikasi data berlangsung secara efisien, andal, dan terstruktur. Berikut penjelasan mendalam mengenai keempat lapisan tersebut:

1. Application Layer

Lapisan teratas adalah Lapisan Aplikasi, yang menjadi antarmuka langsung antara pengguna dan jaringan. Di lapisan inilah berbagai protokol aplikasi beroperasi, seperti HTTP dan HTTPS yang digunakan saat menjelajahi situs web, FTP untuk mentransfer file antar komputer, SMTP untuk mengirim email, serta DNS yang berfungsi menerjemahkan nama domain seperti google.com menjadi alamat IP yang bisa dikenali oleh sistem.

2. Transport Layer

Berikutnya Lapisan Transport, yang bertugas menjamin data yang dikirim sampai ke tujuan dengan benar dan utuh. Dua protokol utama yang digunakan di sini adalah TCP dan UDP. TCP menyediakan koneksi yang andal dengan memastikan setiap bagian data diterima dan disusun kembali secara tepat, cocok untuk aktivitas seperti mengakses web atau mengirim email. Sebaliknya, UDP menawarkan pengiriman data yang lebih cepat tanpa menjamin keutuhan data, sehingga lebih sesuai untuk aktivitas yang membutuhkan latensi rendah seperti streaming video atau permainan daring.

3. Internet Layer

Terdapat Lapisan Internet, yang mengatur bagaimana paket-paket data diarahkan dari pengirim ke penerima di jaringan global. Protokol inti dalam lapisan ini adalah IP (Internet Protocol), yang bertugas memberikan alamat tujuan untuk setiap paket data. Selain itu, ICMP (Internet Control Message Protocol) juga berperan penting dalam mendeteksi masalah jaringan dan digunakan dalam fungsi diagnostik seperti ping.

4. Network Access Layer

Lapisan paling bawah adalah Lapisan Akses Jaringan, yang menangani aspek fisik dan logis dari konektivitas jaringan. Di sinilah teknologi seperti Ethernet, Wi-Fi, dan PPP (Point-to-Point Protocol) bekerja, mengatur bagaimana data ditransmisikan melalui kabel atau gelombang radio, serta menghubungkan perangkat ke jaringan secara langsung.

Dengan pembagian struktur ini, TCP/IP dapat mengatur komunikasi jaringan secara modular dan efisien, di mana setiap lapisan dapat berfungsi secara independen namun tetap terintegrasi satu sama lain. Sistem berlapis ini juga memungkinkan pengembangan dan pemeliharaan protokol yang lebih fleksibel di masa depan.

Kelebihan TCP/IP

Protokol TCP/IP memiliki sejumlah kelebihan yang membuatnya menjadi standar utama dalam komunikasi jaringan di seluruh dunia. Salah satu keunggulan utamanya adalah sifatnya yang universal, karena hampir semua perangkat dan sistem operasi mendukung protokol ini secara default, sehingga memudahkan integrasi dan kompatibilitas antar perangkat yang berbeda.

Selain itu, TCP/IP sangat fleksibel. Protokol ini dapat digunakan dalam berbagai skala jaringan, mulai dari jaringan kecil di rumah hingga jaringan berskala besar seperti yang digunakan dalam pusat data dan layanan cloud. Fleksibilitas ini memungkinkan pengguna dari berbagai tingkat kebutuhan untuk memanfaatkan TCP/IP tanpa harus melakukan banyak penyesuaian teknis.

Keandalan juga menjadi ciri khas TCP/IP, khususnya karena peran protokol TCP yang memastikan data dikirim secara utuh, tidak rusak, dan dalam urutan yang benar. Jika ada paket data yang hilang atau terganggu selama proses transmisi, TCP akan secara otomatis meminta pengiriman ulang sehingga keutuhan informasi tetap terjaga.

Tak kalah penting, TCP/IP juga bersifat skalabel. Protokol ini dirancang agar mampu menangani pertumbuhan jumlah perangkat dan lalu lintas data dalam jaringan tanpa mengorbankan kinerja. Hal ini menjadikannya solusi jangka panjang yang cocok untuk mengakomodasi perkembangan teknologi dan pertumbuhan pengguna internet yang terus meningkat.

Kekurangan TCP/IP

Meskipun TCP/IP memiliki banyak keunggulan, protokol ini juga memiliki beberapa kekurangan yang perlu diperhatikan, terutama dalam konteks implementasi dan keamanan jaringan.

Salah satu kelemahan utamanya adalah tingkat kompleksitas yang cukup tinggi, terutama bagi pengguna pemula. Proses konfigurasi manual jaringan berbasis TCP/IP bisa terasa membingungkan dan teknis, apalagi jika melibatkan pengaturan alamat IP, subnet mask, gateway, dan DNS secara manual. Hal ini bisa menjadi kendala bagi mereka yang belum familiar dengan konsep dasar jaringan komputer.

Selain itu, protokol TCP membawa overhead tambahan karena proses pemeriksaan kesalahan dan pengaturan ulang paket data. Meskipun hal ini meningkatkan keandalan transmisi data, ia juga membutuhkan bandwidth dan sumber daya lebih banyak. Dalam kondisi jaringan yang padat atau terbatas, overhead ini bisa berdampak pada efisiensi dan kecepatan komunikasi.

Dari sisi keamanan, TCP/IP juga memiliki celah jika tidak dikonfigurasi atau diamankan dengan benar. Protokol ini bisa menjadi sasaran berbagai jenis serangan siber, seperti spoofing (pemalsuan identitas) atau DDoS (Distributed Denial of Service), yang dapat mengganggu atau melumpuhkan layanan jaringan. Oleh karena itu, penggunaan firewall, sistem deteksi intrusi, serta enkripsi tambahan sangat disarankan untuk melindungi jaringan berbasis TCP/IP dari potensi ancaman tersebut.

Perbedaan TCP/IP dan OSI Model

Banyak orang sering kali tertukar antara model TCP/IP dan model OSI karena keduanya digunakan untuk menjelaskan bagaimana data dikirim dan diterima melalui jaringan. Namun, keduanya memiliki perbedaan mendasar, baik dari sisi konsep maupun penerapannya.

Model TCP/IP bersifat lebih praktis dan fungsional karena langsung digunakan dalam implementasi jaringan dunia nyata, termasuk di internet. Protokol-protokol seperti HTTP, TCP, IP, dan FTP secara nyata berjalan di atas struktur empat lapisan model TCP/IP. Karena itu, model ini lebih dekat dengan aplikasi langsung dan menjadi standar utama dalam komunikasi data global.

Di sisi lain, model OSI (Open Systems Interconnection) bersifat lebih teoritis dan idealistik. Model ini terdiri dari tujuh lapisan, mulai dari Physical hingga Application, dan sering digunakan dalam dunia pendidikan dan pembelajaran untuk memahami cara kerja jaringan secara sistematis dan mendalam. Meskipun tidak diterapkan secara langsung seperti TCP/IP, model OSI tetap sangat berguna sebagai kerangka acuan untuk menganalisis dan merancang sistem jaringan yang kompleks.

Dengan kata lain, TCP/IP adalah model yang digunakan dalam praktik, sedangkan OSI berperan sebagai panduan konseptual yang membantu memahami struktur komunikasi jaringan dengan lebih detail.

Perkembangan IPv4 vs IPv6 dalam TCP/IP

Sistem pengalamatan adalah bagian fundamental dalam TCP/IP, dan saat ini terdapat dua versi utama yang digunakan: IPv4 (Internet Protocol version 4) dan IPv6 (Internet Protocol version 6). Keduanya berfungsi sebagai identitas unik bagi perangkat yang terhubung ke jaringan, namun memiliki sejumlah perbedaan signifikan dalam hal struktur, kapasitas, efisiensi, dan keamanan.

1. Jumlah Alamat

Perbedaan paling mencolok terletak pada kapasitas jumlah alamat yang tersedia.

IPv4 menggunakan alamat sepanjang 32 bit, yang memungkinkan sekitar 4,3 miliar alamat unik (2³²). Jumlah ini awalnya dianggap cukup, namun dengan pesatnya pertumbuhan internet dan perangkat IoT, kini telah mendekati batas maksimum.
IPv6, di sisi lain, menggunakan 128 bit, yang memungkinkan 340 undecillion alamat (2¹²⁸)—jumlah yang sangat besar dan nyaris tak terbatas, bahkan jika setiap milimeter persegi bumi memiliki ribuan perangkat terhubung.

2. Format Alamat

Alamat IPv4 ditulis dalam format desimal dan dipisahkan dengan titik, misalnya: 192.168.1.1.
Alamat IPv6 menggunakan format heksadesimal, dipisahkan oleh titik dua, misalnya: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334.

Format IPv6 dirancang agar lebih fleksibel, namun juga tampak lebih kompleks bagi pengguna umum.

3. Konfigurasi dan Efisiensi

IPv4 biasanya memerlukan konfigurasi manual atau melalui DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) untuk mengatur alamat IP.
IPv6 mendukung autoconfiguration, yang memungkinkan perangkat mendapatkan alamat IP secara otomatis tanpa server DHCP. Hal ini meningkatkan efisiensi, terutama dalam jaringan besar.

4. Keamanan

IPv4 tidak secara default memiliki mekanisme keamanan tingkat protokol. Penggunaan IPSec (Internet Protocol Security) bersifat opsional dan sering kali harus dikonfigurasi secara manual.
IPv6 dirancang sejak awal dengan IPSec sebagai fitur wajib, yang mendukung enkripsi dan autentikasi data, menjadikannya lebih aman secara bawaan.

5. Routing dan Performa

IPv6 memiliki desain yang lebih sederhana dalam struktur header-nya, sehingga meskipun panjang alamat lebih besar, proses routing menjadi lebih efisien di jaringan modern.
Selain itu, IPv6 mengeliminasi teknik NAT (Network Address Translation) yang sering digunakan dalam IPv4 untuk mengatasi keterbatasan alamat. Dengan IPv6, setiap perangkat bisa mendapatkan alamat publik langsung, yang mempercepat komunikasi peer-to-peer.

6. Dukungan dan Adopsi

IPv4 masih menjadi standar utama yang digunakan di seluruh dunia, terutama karena infrastruktur lama belum sepenuhnya mendukung IPv6.
IPv6 terus berkembang dan mulai diadopsi lebih luas, terutama di wilayah dengan pertumbuhan internet yang cepat. Banyak sistem operasi dan perangkat modern sudah mendukung keduanya secara bersamaan (dual stack).

Semoga bermanfaat.

Referensi

Comer, D. E. (2018). Internetworking with TCP/IP: Principles, Protocols, and Architecture (6th ed.). Pearson.
Kurose, J. F., & Ross, K. W. (2021). Computer networking: A top-down approach (8th ed.). Pearson.
Forouzan, B. A. (2017). Data communications and networking (5th ed.). McGraw-Hill Education.
Postel, J. (1981). Internet Protocol (RFC 791). https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc791
Deering, S., & Hinden, R. (1998). Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification (RFC 2460). https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc2460
Cisco Systems. (2020). Understanding IPv4 and IPv6. https://www.cisco.com/c/en/us/tech/ipv6/
Internet Assigned Numbers Authority. (n.d.). IP Addressing. https://www.iana.org/numbers
Google. (2023). IPv6 adoption statistics. https://www.google.com/intl/en/ipv6/statistics.html